Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Информационные технологии в металлургии

Покупка
Артикул: 797714.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
В практикуме приведены основные понятия информации, информационных технологий и автоматизации, рассмотрены технологии сбора, обработки и передачи информации, системы автоматического управления, основы их проектирования и обслуживания. Для лучшего усвоения студентами теоретического материала и самостоятельной подготовки к контрольным мероприятиям каждый из разделов содержит тесты, охватывающие основные вопросы данного курса. Предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки 22.04.02 «Металлургия».
Киров, С. С. Информационные технологии в металлургии : практикум / С. С. Киров, Е. В. Чукина, О. Н. Криволапова. - Москва : Издательский Дом НИТУ «МИСиС», 2021. - 78 с. - ISBN 978-5-907227-97-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1915585 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Москва  2021

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА 
 
Кафедра цветных металлов и золота

С.С. Киров
Е.В. Чукина
О.Н. Криволапова

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 
В МЕТАЛЛУРГИИ

Практикум

Допущено Федеральным Учебно-методическим объединением 
по укрупненной группе специальностей и направлений 22.00.00 
«Технологии материалов» в качестве учебного пособия при 
подготовке магистров, обучающихся по направлению 22.04.02 
«Металлургия»

№ 4397

УДК 669:004 
 
К43

Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук, доц. НИТУ «МИСиС» А.В. Сириченко;  
старший научный сотрудник АО «Союзцветметавтоматика» А.В. Кузяков

Киров, Сергей Сергеевич.
К43  
Информационные технологии в металлургии : практикум / 
С.С. Киров, Е.В. Чукина, О.Н. Криволапова. – 
Москва : Издательский Дом НИТУ «МИСиС», 2021. – 
78 с.
ISBN 978-5-907227-97-2

В практикуме приведены основные понятия информации, информационных 
технологий и автоматизации, рассмотрены технологии 
сбора, обработки и передачи информации, системы автоматического 
управления, основы их проектирования и обслуживания. Для лучшего 
усвоения студентами теоретического материала и самостоятельной 
подготовки к контрольным мероприятиям каждый из разделов содержит 
тесты, охватывающие основные вопросы данного курса.
Предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки 
22.04.02 «Металлургия».

УДК 669:004

 Киров С.С,  
Чукина Е.В., 
Криволапова О.Н., 2021
ISBN 978-5-907227-97-2
 НИТУ «МИСиС», 2021

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ................................................................. 4

1 Основные понятия информации и информационных 
технологий ................................................................... 5

2 Технологии сбора, обработки и передачи  
информации ................................................................ 20

3 Основные понятия автоматизации ............................... 36

4 Системы автоматического управления,  
основы их проектирования и обслуживания .................... 59

Библиографический список ........................................... 77

Предисловие

Настоящий практикум предназначен для проверки знаний, 
приобретенных магистрами, обучающимися по направле-
нию «Металлургия», в процессе изучения дисциплины «Инфор-
мационные технологии в металлургии».
Одной из наиболее важных и актуальных задач совре-
менного общества является информационное обеспечение прак-
тически всех сфер деятельности человека. Для непрерывного 
поступательного развития всех технологических процессов и 
производств своевременное получение и обработка информации 
чрезвычайно важны, а следовательно, должны быть организова-
ны на принципах поточного производства. Кроме того, вопросы 
применения и функционирования информационных технологий 
(систем) на металлургическом предприятии являются ключе-
выми с точки зрения управления и оптимизации производства. 
При этом под информационным обеспечением (поддержкой) де-
ятельности понимается предоставление каждому ее участнику 
всей необходимой информации с соблюдением требований своев-
ременности, актуальности, релевантности и т.п.
Практикум состоит из следующих разделов: основные по-
нятия информации и информационных технологий; технологии 
сбора, обработки и передачи информации; основные понятия ав-
томатизации; системы автоматического управления, основы их 
проектирования и обслуживания. Краткие пояснения к каждо-
му разделу пособия совместно с курсом лекций позволят обучаю-
щимся ответить на предлагаемые вопросы.
Практикум можно использовать для самоконтроля знаний 
в области информационных технологий и автоматизации техно-
логических процессов, опроса студентов на практических заня-
тиях, подготовки к контрольным работам, зачету (экзамену).

1 Основные понятия информации 
и информационных технологий

Основной особенностью современного развития цивили-
зации является рост производства и потребления информации 
во всех сферах человеческой деятельности. Вся жизнь человека 
так или иначе связана с получением, обработкой, передачей и 
накоплением информации. Одной из важнейших проблем чело-
вечества на современном этапе является лавинообразный рост 
объема информации практически в любой области жизнедея-
тельности. Современный специалист тратит около 80 % своего 
рабочего времени на отслеживание изменений и новых тенден-
ций в развитии его области деятельности, что затрудняет вос-
приятие информации и соответственно принятие правильных 
управленческих решений. 
Термин «информация» используется во многих науках 
и сферах деятельности человека. Однако, несмотря на привыч-
ность этого термина, строгого и общепринятого определения 
для него не существует. Он происходит от латинского слова 
informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение.
Как известно, все окружающие нас физические объекты 
являются либо телами, либо полями. Взаимодействуя друг с дру-
гом, они порождают сигналы различных типов, которые харак-
теризуются набором некоторых параметров (параметр сигнала). 
Если параметр сигнала принимает ряд последовательных зна-
чений, количество которых конечно, то такой сигнал называют 
дискретным. Если параметр сигнала – это непрерывная во вре-
мени функция, то сигнал называется непрерывным. При этом 
сигнал может порождать в физических телах изменение свойств, 
которое может быть зафиксировано, это явление называется 
регистрацией сигналов. Сигналы, зарегистрированные на ма-
териальном носителе, называются данными. Данные несут ин-
формацию о событии, но не являются самой информацией, так 
как одни и те же данные могут интерпретироваться совершенно 
по-разному. Чтобы получить информацию, имея данные, необ-
ходимо к ним применить методы, которые преобразуют данные 
в понятия, воспринимаемые потребителем (рисунок 1.1). Таким 
образом: 
 - информация – это продукт взаимодействия данных и 
адекватных методов,

- информация не является статическим объектом, она по-
является и существует в момент слияния методов и данных, все 
прочее время она находится в форме данных,
 - момент слияния данных и методов называется информа-
ционным процессом.
Для работы с данными различных видов необходимо уни-
фицировать форму их представления. Это достигается с помощью 
кодирования – представления информации в альтернативном 
виде. Кодирование выполняется для обеспечения удобства хра-
нения, обработки и передачи информации; удобства информа-
ционного обмена между субъектами; наглядности отображения; 
идентификации объектов и субъектов; сокрытия секретной ин-
формации и т.д. Кроме того, универсальная система кодирования 
требуется и для обработки огромных массивов различной инфор-
мации с помощью современных средств ЭВМ. В качестве элемен-
тов кодируемой информации могут выступать буквы, слова или 
же целые фразы; различные символы (знаки препинания, ариф-
метических и логических операций и т.д.); числа; аудиовизуаль-
ные образы; процессы и явления; наследственная информация и 
т.п. Кодовые обозначения могут представлять собой буквы и соче-
тания букв, числа, графические обозначения, электромагнитные 
импульсы, световые и звуковые сигналы, набор и сочетание хи-
мических формул и т.д. Кодирование информации бывает: 
 - одно- и многоуровневым;
 - обратимым и необратимым.

физические обьекты
регистрация 
сигнала
методы  
трансформации

информация
взаимодействие
сигналы
данные

Рисунок 1.1 – Формирование информации

Информация имеет такие разнообразные свойства, как:
 - дуализм (двойственность) информации – информация, 
с одной стороны, объективна в силу объективности данных, на 
основании которых она формируется, с другой – субъективна в 
силу субъективности применяемых методов;
 - полнота информации – характеризует степень достаточ-
ности данных для принятия решения. Неполнота или избыточ-

ность набора данных затрудняет получение информации. Непол-
нота набора данных создает большую долю неопределенности 
(большое число вариантов решений), что требует применения 
дополнительных методов, например метода экспертных оценок. 
Избыточность набора данных затрудняет доступ к нужным дан-
ным, создает повышенный информационный шум, что также 
вызывает необходимость дополнительных методов анализа, на-
пример фильтрации, сортировки и др. Свойство полноты инфор-
мации предполагает, что имеется возможность измерять количе-
ство информации – характеристику информации, отражающую 
ту степень неопределенности, которая исчезает после получения 
информации;
 - доступность информации – это возможность получения 
информации при необходимости. Доступность складывается из 
доступности данных и доступности методов. Отсутствие хотя бы 
одного порождает неадекватность информации;
 - адекватность информации – выражает степень соответ-
ствия создаваемого с помощью информации образа реальному 
объекту, процессу или явлению;
 - актуальность информации – поскольку информация, 
как и все процессы, существует во времени, может оказаться, 
что информация, актуальная сегодня, будет совершенно ненуж-
ной по истечении некоторого времени;
 - достоверность информации – это свойство, характери-
зующее степень соответствия информации реальному объекту 
с заданной точностью (при работе с неполным набором данных 
достоверность информации может характеризоваться вероятно-
стью).
С точки зрения первичной классификации информации ее 
целесообразно разделить на два вида:
1) сведения об источниках, где находятся необходимые 
данные,
2) собственно данные, пригодные для непосредственного 
использования.
В настоящее время мы являемся свидетелями бурного раз-
вития индустрии информации, которое обусловлено как объ-
ективными потребностями науки, техники и экономики, так 
и закономерностями всего общественного развития. Человече-
ство активно формирует информационное общество. Средством 
перехода современного общества к информационному является 

информатизация – комплекс мер, направленных на обеспечение 
полного использования достоверного, исчерпывающего и сво-
евременного знания во всех общественно значимых видах чело-
веческой деятельности (акад. А. П. Ершов). Целью информати-
зации является формирование информационных технологий и 
создание условий для их использования в различных обществен-
ных системах. При этом процесс информатизации можно вос-
принимать как совокупность действий и мер по формированию 
и реализации материальной основы развития информационного 
общества. Основными концепциями информатизации являются:
 - формирование информационной среды, обеспечивающей 
наиболее рациональное информационное обеспечение деятель-
ности предприятия (организации, учреждения),
 - аспекты информатизации с точки зрения формирования 
конечных результатов,
 - определение путей, средств и методов достижения основ-
ных результатов информатизации.
Информатизация охватывает процесс получения новой 
информации, ее обработку и использование на практике, а так-
же разработку информационных и информационно-коммуни-
кационных технологий для последующей передачи полученно-
го опыта в той или иной сфере (рисунок 1.2). Информационная 
технология при этом представляет собой бинарный информаци-
онный ресурс, который включает собственно саму информацию, 
а также сведения о методе (способе) ее использования и применения. 
В зависимости от развития качественных и количественных 
характеристик передаваемой информации на каждом этапе 
истории развивались определенные средства и способы ее передачи – 
информационно-коммуникационные технологии (ИКТ). 
При этом изобретение каждого нового способа передачи информации 
явилось следствием противоречия между возрастающими 
объемами информации и ограниченными возможностями (способностями) 
человека в области ее восприятия, обработки, усвоения 
и хранения.
Для поступательного развития современного общества 
определяющую роль играет развитие информационного обеспечения 
всех сфер его жизнедеятельности, производственные 
процессы в котором должны быть организованы на принципах 
поточного производства. Информационным обеспечением деятельности (
ИОД) при этом называют совокупность единой си-

стемы классификации и кодирования информации, унифицированных 
систем документации, схем информационных потоков, 
циркулирующих на предприятии (организации, учреждении), 
методологии построения баз данных. 

информатизация

информационные 
технологии

информационно-
коммуникационные  
технологии

информация

Рисунок 1.2 – Представление об информатизации

Под системной классификацией при этом понимается та-
кая классификация информации, которая удовлетворяет требо-
ваниям всего комплекса задач, реализуемых в системе, а про-
цедура такой классификации заключается в выборе критериев 
деления информации на классы и обосновании классификаци-
онной структуры согласно выбранным критериям. В этом случае 
информацию рассматривают с двух сторон: как информацион-
ный ресурс общества, необходимый для информационного обе-
спечения деятельности человека, и как специфическое сырье, 
подлежащее сбору и переработке по определенным технологиям. 
При обработке информации обычно решаются задачи определе-
ния структуры (содержания) информационного потока и преоб-
разования исходной структуры в соответствии с определенными 
правилами в требуемую. Чаще всего методами обработки инфор-
мации являются чисто математические методы, которые могут 
быть формализованы в виде математических зависимостей, а 
решение найдено с помощью современных средств вычислитель-
ной техники. 
Понятие «информационные технологии» (ИТ) относи-
тельно новое. Очевидно, что оно является производным от поня-
тий «информация» и «технология». Специалисты в определении 
ИТ подчеркивают широкий и узкий смысл понятия. В широком 
смысле ИТ – это наука, научная дисциплина о методах описания, 
разработки и создания информационных технологий. В узком 

смысле ИТ, с одной стороны, – это целенаправленная деятель-
ность по реализации информационных процессов с помощью со-
временных методов и средств, с другой – это представленное в 
проектной форме концентрированное выражение научных зна-
ний и практического опыта (технологическая документация, 
технологическая карта и т.п.). К. К. Колин выделяет следующие 
первоочередные задачи теории информационной технологии: 
1)  разработка методов структуризации и классификации 
информационных технологий различного вида и назначения по 
их характерным признакам, 
2)  разработка критериев эффективности информационных 
технологий, методов их оптимизации и сравнительной количе-
ственной оценки, 
3)  определение перспективных направлений развития ин-
формационных технологий, а также научных методов, которые 
должны лежать в их основе, 
4)  определение 
принципов 
создания 
перспективных 
средств для реализации высокоэффективных информационных 
технологий нового поколения.
Практически же ИТ реализуются с применением про-
граммно-технических комплексов, состоящих из персональных 
компьютеров или рабочих станций с необходимым набором пе-
риферийных устройств, включенных в локальные и глобальные 
вычислительные сети и обеспеченных необходимыми программ-
ными средствами.
Исходя из вышеизложенного можно сказать, что с при-
кладной точки зрения ИТ – это совокупность методов и про-
граммно-технических средств, объединенных в технологиче-
скую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, 
распределение и отображение информации в целях снижения 
трудоемкости процессов использования информационных ресур-
сов, а также повышения их надежности и оперативности.
Существует множество признаков, по которым осущест-
вляется классификация ИТ. Ниже приведены только некоторые 
из них: 
1)  наполняемость: предметные (наполняемость техноло-
гических процедур ручными операциями), обеспечивающие (на-
полняемость общесистемными операциями) и функциональные 
(наполняемость операциями из предметной области),

2)  степень централизации технологического процесса: 
централизованный, децентрализованный и комбинированный,
3)  тип предметной области: банковская деятельность, хи-
мическая промышленность, транспорт и т.д.,
4)  степень охвата задач управления: автоматизированная 
обработка данных, автоматизация функций управления, под-
держка принятия решений, электронный офис, экспертная под-
держка и т.д.,
5)  класс реализуемых технологических операций: работа 
с текстовыми редакторами, работа с графическими объектами, 
мультимедийные системы и т.д.,
6)  тип пользовательского интерфейса: пакетный, диалого-
вый или сетевой,
7)  степень типизации операций: пооперационная (за каж-
дой операцией закрепляется рабочее место с техническим сред-
ством) и попредметная (все операции выполняются на одном ра-
бочем месте),
8)  способ построения сети: локальная, многоуровневая 
(иерархическая) или распределенная.
Кроме того, различают обеспечивающие информационные 
технологии (ОИТ) и функциональные информационные техно-
логии (ФИТ).
ОИТ – это технологии обработки информации, которые 
могут использоваться как инструментарий в различных пред-
метных областях. При этом они могут обеспечивать решение за-
дач разного плана и разной степени сложности. ОИТ могут быть 
разделены по классам задач, в зависимости от класса ОИТ ис-
пользуют разные виды компонентов и программных средств.
ФИТ – это модификация ОИТ для задач определенной 
предметной области (реализуется предметная технология). Пе-
реход от ОИТ в чистом виде к ФИТ – это преобразование обще-
употребительного инструментария в специальный. Такое пре-
образование все более и более доступно пользователю, так как 
обеспечивающая технология становится все более дружествен-
ной. Поэтому в арсенале технического работника сейчас могут 
быть и его собственные обеспечивающие технологии (текстовые 
и табличные процессоры), и специальные функциональные тех-
нологии других подразделений (СУБД, диспетчерские и эксперт-
ные системы), реализующие предметные технологии.

Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину